JPH08146590A

JPH08146590A - 位相シフトマスク及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08146590A
Application number: JP30967594A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Yamada; 芳郎山田; Kazuaki Chiba; 和明千葉; Hidemasa Karikawa; 英聖狩川
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ポジレジストを露光対象とする位相シフトマ
スクにおいて、遮光材パターンが無い領域で位相シフタ
ー部と非位相シフター部が隣接する場合にも、その境界
部に対応する露光対象物上に影、すなわち光強度が急峻
に低下する部分を発生させないようにする。【構成】基板１上に位相シフターパターン２ａ及び遮
光材パターン３ａを有する位相シフトマスクにおいて、
遮光材パターン３ａが無いところの位相シフター部Ｔ_S
と非位相シフター部Ｔ_H との境界部分Ｂの位相シフター
パターン２ａに傾斜部Ｋを設ける。望ましくは、傾斜部
Ｋの傾斜角度は３０゜以下にする。位相シフターパター
ン２ａを形成するためのエッチングの際にマスクとして
用いるレジストパターン５ａを、そのエッチングに対す
る耐性の弱い材料で形成することによって傾斜部Ｋを形
成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に位相シフター
パターンを備えた位相シフトマスク及びその製造方法に
関する。特に、例えばＣｒ系材料によって形成される遮
光材パターンを備えた構造の位相シフトマスク及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッパ等の投影露光装置に使用される
フォトマスクとして、そのフォトマスクを通過する投影
露光光に位相差を与えて高解像度のパターン転写を可能
にした位相シフトマスクは既に知られている。この位相
シフトマスクには、従来より、種々の形式のものが提案
されている。

【０００３】例えば、マスク上でパターンを形成する隣
り合う一対の開口部のうちの一方に露光光の位相を反転
させるような透明膜を設けた構造のレベンソン型位相シ
フトマスクや、形成すべきパターンの周辺部に解像限界
以下の位相シフターを形成した構造の補助パターン付き
位相シフトマスクや、基板上にクロムパターンを形成し
た後にオーバーエッチングによって位相シフターのオー
バーハングを形成した構造の自己整合型位相シフトマス
ク等がある。

【０００４】以上の各構造の位相シフトマスクは、基板
上にＣｒ（クロム）パターンとシフターパターンを設け
たものであるが、この構造とは別に、シフターパターン
のみによって形成された位相シフトマスクとして、透過
型位相シフトマスクや、ハーフトーン型位相シフトマス
ク等も知られている。透過型位相シフトマスクというの
は、透明部を透過した光と位相シフターを透過した光と
の境界部において光強度がゼロとなることを利用してパ
ターンを分離するようにした位相シフトマスクであっ
て、シフターエッジ利用型位相シフトマスクとも呼ばれ
ている。

【０００５】また、ハーフトーン型位相シフトマスクと
いうのは、投影露光光に対して部分透過性を有する、い
わゆる半透明な位相シフターパターンを基板上に形成し
て、その位相パターンの境界部に形成される光強度がゼ
ロの部分でパターンを分離するようにした位相シフトマ
スクである。

【０００６】上記のような各種の位相シフトマスクのう
ち、Ｃｒ系材料のような遮光材によって形成される遮光
材パターンを備えた形式の位相シフトマスクとして、図
８〜図１０に示すものが知られている。図８に示す位相
シフトマスクは、透明基板１上に透明基板１とは別に位
相シフターパターン２ａを形成し、その位相シフターパ
ターン２ａの上に遮光材パターン３ａを形成することに
よって作製される。また、図９に示す位相シフトマスク
は、透明基板１上に遮光材パターン３ａを形成し、さら
にエッチングによって基板１を掘り下げることによって
位相シフターパターン２ａを形成することによって作製
される。また、図１０に示す位相シフトマスクは、透明
基板１上に遮光材パターン３ａを形成し、その遮光材パ
ターン３ａの上に位相シフターパターン２ａを形成する
ことによって作製される。

【０００７】図８〜図１０に示す位相シフトマスクは、
いずれもレベンソン型位相シフトマスクと呼ばれるもの
であるが、図８及び図９に示す位相シフトマスクは、位
相シフターパターン２ａが遮光材パターン３ａの下方に
位置することから下シフタータイプのレベンソン型位相
シフトマスクとも呼ばれることがある。また、図１０に
示す位相シフトマスクは、位相シフターパターン２ａが
遮光材パターン３ａの上方に位置することから上シフタ
ータイプのレベンソン型位相シフトマスクとも呼ばれる
ことがある。

【０００８】図９に示す下シフタータイプのレベンソン
型位相シフトマスクを例にとってその製造方法を説明す
れば、図６（ｂ）に示すように、透明基板１上に遮光材
パターン３ａを形成し、さらに遮光材パターン３ａの上
にレジストパターン５ａを形成し、そしてさらにレジス
トパターン５ａをマスクとして基板１をエッチングして
鎖線部Ｈを掘り下げる。今、位相シフトマスクを上方か
ら見たときにその位相シフトマスクに図６（ａ）に示す
ようなパターンの遮光材パターン３ａ及びレジストパタ
ーン５ａが形成されるものと考える。既に説明した図６
（ｂ）は、図６（ａ）のｂ−ｂ線に従った位相シフトマ
スクの断面図である。

【０００９】図６（ａ）の状態でレジストパターン５ａ
をマスクとして基板１をエッチングすれば、基板１が掘
り下げられた非位相シフター部Ｔ_H と基板１が残された
位相シフター部Ｔ_S とが交互に形成される。今、図６
（ａ）のｃ−ｃ線に従った断面部分のように、遮光材パ
ターン３ａが無い所で非位相シフター部Ｔ_H と位相シフ
ター部Ｔ_S とが隣接する所を観察する。すると、図６
（ｃ）に示すように、非位相シフター部Ｔ_H と位相シフ
ター部Ｔ_S との境界部分には、ほぼ直角に立ち上がる位
相シフター段差Ｄが形成される。

【００１０】この位相シフトマスクを用いて露光対象
物、例えば半導体ウエハ等に露光光を照射した場合を考
えると、図６（ｄ）に示すように、位相シフター２ａの
作用によって位相シフター段差Ｄの所で露光光の位相が
１８０゜反転する。この露光光の露光対象物上での光強
度を観察すれば、図６（ｅ）に示すように、位相シフタ
ー段差Ｄの所に鋭い谷状の光スリットＳが発生する。こ
のスリットＳは露光光の強度がほぼゼロに落ち込む部分
であるから、このスリットＳに対応して露光対象物上に
線状の影が発生してしまう。よって、遮光材パターン３
ａに対応する露光対象物上のパターンがつながって、短
絡してしまうという問題が発生する。

【００１１】このような問題は、露光対象物上にポジレ
ジストを設け、位相シフトマスクの遮光材パターン以外
の部分に対応する箇所に光を当ててその部分のレジスト
を抜くような場合に発生するものである。これに対し、
露光対象物上にネガレジストを設け、位相シフトマスク
の遮光材パターン以外の部分に対応する箇所に光を当て
てその部分のレジストを固めるような場合には、上記の
ような位相シフター段差Ｄは発生しない。従って、ネガ
レジストを使用する場合には上記のような位相シフター
段差に起因する影の問題を心配する必要は無いのである
が、現状では、一般に広く使用される投影露光光、例え
ばｉ線、ｇ線、エキシマ等に適合するネガレジストは未
だ実用の段階にはあらず、よって、ポジレジストを使用
せざるを得ない。従って、上記のような位相シフター段
差Ｄの発生は、大きな問題であった。

【００１２】ポジレジストを対象とする場合に発生する
位相シフター段差の発生形態は、位相シフトマスクに採
用するレジストパターンのパターン、すなわち模様に対
応して種々の形態となるが、例えば図７（ａ）に示すよ
うなパターンのレジストパターン５ａ’を採用すれば、
符号Ｄで示す部分に位相シフター段差が発生する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、位相シフト
マスクに関する上記のような問題点を解消するためにな
されたものであって、ポジレジストを露光対象とする位
相シフトマスクにおいて、遮光材パターンが無い部分で
位相シフター部と非位相シフター部が隣接する場合に
も、その境界部に対応する露光対象上に影を発生させな
いことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る位相シフトマスクは、基板上に位相シ
フターパターン及び遮光材パターンを有する位相シフト
マスクにおいて、位相シフター部と非位相シフター部と
の境界部分であって遮光材パターンが無いところの位相
シフターパターンに傾斜部を設けたことを特徴とする。
この位相シフターパターンの傾斜部の具体的な傾斜角度
は、特定の角度に限定されるものではないが、望ましく
は３０゜以下に設定する。

【００１５】例えば、図４（ｂ）に示すように、透明基
板１の表面層に位相シフターパターン２ａを形成し、さ
らにその上に遮光材パターン３ａを形成した位相シフト
マスク、いわゆる下シフタータイプの位相シフトマスク
を考える。また、この位相シフトマスクのパターンを図
４（ａ）に示すパターンとする。位相シフターパターン
２ａは、例えばレジストパターン５ａを図４（ａ）及び
図４（ｂ）のように形成し、そのレジストパターンをマ
スクとして基板１をエッチングすることによって形成さ
れる。そしてその位相シフターパターン２ａによって位
相シフター部Ｔ_S 及び非位相シフター部Ｔ_H が交互に形
成される。

【００１６】この位相シフトマスクでは、遮光材パター
ン３ａが無い領域すなわち透光領域のうち、特に符号Ｎ
で示す部分に、位相シフター部Ｔ_S と非位相シフター部
Ｔ_Hとが遮光材パターン３ａによって覆われることなく
互いに隣接する境界部Ｂが存在する。この透光領域Ｎに
関してｃ−ｃ線に従って断面をとると図４（ｃ）のよう
になっており、位相シフター部Ｔ_S と非位相シフター部
Ｔ_H との境界部Ｂの所の位相シフターパターン２ａに傾
斜部Ｋを形成してある。この傾斜部Ｋにより、露光対象
物上での光強度の落ち込みによる影の発生を防止する。

【００１７】上記のような位相シフトマスクを作製する
ための製造方法は、特定の製造方法に限定されないが、
下記のような製造方法を用いれば安定して確実に作製で
きる。本発明に係る第１の位相シフトマスクの製造方法
は、（１）基板上に位相シフター用膜を形成し、（２）
位相シフター用膜上に遮光材パターンを形成し、（３）
遮光材パターン上にレジストパターンを形成し、（４）
そのレジストパターンをマスクとして位相シフター用膜
をエッチングして所望パターンの位相シフターパターン
を形成するようにした位相シフトマスクの製造方法にお
いて、上記エッチングに対する耐性の弱い材料によって
上記のレジストパターンを形成することを特徴とする。

【００１８】この製造方法は、いわゆる下シフタータイ
プのレベンソン型位相シフトマスクであって、特に基板
とは別に位相シフター用膜を成膜する形式の位相シフト
マスクを対象とするもの（図８参照）である。この形式
とは別に、透明基板の表面層を位相シフター用膜として
兼用して下シフタータイプのレベンソン型位相シフトマ
スク（図９）を構成することもできるが、この形式の位
相シフトマスクにも本発明を適用できることは勿論であ
る。

【００１９】本発明に係る第２の位相シフトマスクの製
造方法は、（１）基板上に遮光材パターンを形成し、
（２）遮光材パターン上に位相シフター用膜を形成し、
（３）位相シフター用膜上にレジストパターンを形成
し、（４）そのレジストパターンをマスクとして位相シ
フター用膜をエッチングして所望パターンの位相シフタ
ーパターンを形成するようにした位相シフトマスクの製
造方法において、上記エッチングに対する耐性の弱い材
料によって上記のレジストパターンを形成することを特
徴とする。この製造方法は、いわゆる上シフタータイプ
のレベンソン型位相シフトマスク（図１０）を対象とす
るものである。

【００２０】

【作用】本発明に係る位相シフトマスクでは、遮光材パ
ターンが存在しない領域、すなわち透光領域に位相シフ
ター部と非位相シフター部との境界部が存在する場合で
も、その境界部が急峻に立ち上がるのではなくて緩やか
に傾斜しているので、露光対象物上において光強度がゼ
ロレベルまで急激に低下することを防止できる。

【００２１】また、本発明に係る位相シフトマスクの製
造方法によれば、エッチングに対する耐性の弱い材料に
よってレジストパターンを形成するので、図５（ａ）に
示すように透明基板１の上にレジストパターン５ａを形
成し、さらにエッチングによって基板１を掘り下げるこ
とによって非位相シフター部Ｔ_H と位相シフター部Ｔ_S
とを形成するとき、図５（ｂ）に示すように、レジスト
パターン５ａが徐々にエッチングされて図の右方へ後退
する。そのため、基板１の表面はレジストパターン５ａ
の後退移動に従って徐々に掘り下げられるので、結果的
に、境界部Ｂの所の位相シフターパターン２ａに傾斜部
Ｋが形成される。

【００２２】この傾斜部Ｋの角度αは、レジストパター
ン５ａの材質が一定であれば、エッチング深さＦに対応
して必然的に決められる。よって、エッチング深さＦ及
び傾斜部Ｋの傾斜角度αを設計仕様に応じて特定値に設
定したい場合には、それらの仕様を満足するエッチング
耐性のレジスト材料を選択して使用する。

【００２３】

【実施例】図１から図３を参照して本発明に係る位相シ
フトマスクの製造方法の一実施例を説明する。まず、図
１（ａ）に示すように、透明基板１上に周知の成膜技術
によって遮光材膜３及び第１レジスト膜４を順次に積層
して、位相シフトマスク用ブランクを作製する。上記の
各膜は、例えば次のような材料によって形成される。透明基板１：石英遮光材膜３：Ｃｒ，ＣｒＯ，ＣｒＮ，ＣｒＯＮ等の
うちのいずれか又はそれらの複合膜

【００２４】次いで、電子ビーム露光による描画によっ
て第１レジスト膜４にパターン潜像を形成した後にそれ
を現像して第１レジストパターン４ａを形成し（図１
（ｂ））、さらにエッチングによって遮光材膜３から所
定パターンの遮光材パターン３ａを形成し（図１
（ｃ））、そしてさらに第１レジストパターン４ａを除
去する（図２（ｄ））。遮光材膜３のエッチングとして
は、例えば、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸
との混合溶液を用いたウエットエッチングや、塩素系ガ
スを用いたドライエッチング等を用いる。また第１レジ
ストパターン４ａは、例えば、酸素プラズマや硫酸を用
いて剥離する。

【００２５】その後、シフター用の第２レジスト膜５を
塗布し（図２（ｅ））、電子ビーム露光による描画及び
現像によって所望パターンの第２レジストパターン５ａ
を形成する（図２（ｆ））。そしてその後、ＣＦ₄やＣ₂
Ｆ₆ 等の反応性ガスを用いた周知のドライエッチングに
よって基板１の表面層をエッチングして所望パターンの
位相シフターパターン２ａを形成した（図３（ｇ））。
第２レジスト膜５は、上記のドライエッチングに対して
耐性の弱い材料、例えばＰＢＳ（（株）チッソ製）や、
ＥＢＲ−９（（株）東レ製）を使用し、それを基板１上
に比較的厚く塗布した。上記のドライエッチングの際、
レジストパターン５ａそれ自体もエッチングされて徐々
に膜減りするので、遮光材パターン３ａが無い所の位相
シフターパターン２ａの位相シフター部と非位相シフタ
ー部との境界部に傾斜部Ｋ（図５（ｂ）参照）が形成さ
れた。

【００２６】その後、酸素プラズマや硫酸等を用いてレ
ジストパターン５ａを除去し、さらに洗浄処理を行っ
て、下シフタータイプのレベンソン型位相シフトマスク
が完成した（図３（ｈ））。

【００２７】以上、好ましい実施例を挙げて本発明を説
明したが、本発明はその実施例に限定されるものでな
く、請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変で
きる。例えば、上記の実施例は図９に示した下シフター
タイプのレベンソン型位相シフトマスクに本発明を適用
した場合の実施例であるが、図８に示す下シフタータイ
プのレベンソン型位相シフトマスクや、図１０に示す上
シフタータイプのレベンソン型位相シフトマスク等に本
発明が適用できることは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の位相シフトマスクによれ
ば、ポジレジストを露光対象とする位相シフトマスクに
おいて、遮光材パターンが無い部分で位相シフター部と
非位相シフター部が隣接する場合に、その境界部を通過
する投影露光光、例えばｉ線、ｇ線等の紫外線や、エキ
シマ等、の光強度が位相シフターによる位相反転に起因
して露光対象上において急峻に低下することを防止で
き、従って、露光対象物の光が当たる部分に影が発生す
ることがなくなる。

【００２９】請求項２記載の位相シフトマスクによれ
ば、位相シフター部と非位相シフター部との境界部を通
過する投影露光光の光強度が露光対象上において急峻に
低下することを確実に防止できる。

【００３０】請求項３から請求項５記載の位相シフトマ
スクの製造方法によれば、遮光材パターンが無いところ
の位相シフターパターンの位相シフター部と非位相シフ
ター部との境界部に、簡単な方法によって確実且つ正確
に傾斜部を設けることができる。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の一
実施例の一部分を模式的に示す図である。

【図２】図１に引き続く位相シフトマスクの製造工程を
模式的に示す図である。

【図３】図２に引き続く位相シフトマスクの製造工程及
び完成した位相シフトマスクを模式的に示す図である。

【図４】本発明に係る位相シフトマスクの一実施例を示
す図である。特に、（ａ）は平面図、（ｂ）はｂ−ｂ線
に従った断面図、そして（ｃ）はｃ−ｃ線に従った断面
図である。

【図５】本発明に係る位相シフトマスクの製造方法の主
要工程の一実施例を模式的に示す図である。

【図６】従来の位相シフトマスクの一例を示す図であ
る。特に、（ａ）は平面図、（ｂ）はｂ−ｂ線に従った
断面図、（ｃ）はｃ−ｃ線に従った断面図、（ｄ）は位
相シフトマスクのシフター段差部を通して露光対象物上
に照射される光の振幅状態を示すグラフ、そして（ｅ）
は（ｄ）の光を光り強度として見た場合のグラフであ
る。

【図７】従来の位相シフトマスクの他の一例を示す図で
ある。特に、（ａ）は平面図、そして（ｂ）はｂ−ｂ線
に従った断面図である。

【図８】位相シフトマスクの一般的な構造の一例を示す
断面図である。

【図９】位相シフトマスクの一般的な構造の他の一例を
示す断面図である。

【図１０】位相シフトマスクの一般的な構造のさらに他
の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１透明基板２ａ位相シフターパターン３遮光材膜３ａ遮光材パターン４第１レジスト膜４ａ第１レジストパターン５第２レジスト膜５ａ第２レジストパターンＢ位相シフター部と非位相シフター部との境界部Ｆエッチング深さＫ傾斜部Ｎ遮光材パターンが無い領域Ｒ投影露光光Ｓ光スリット部Ｔ_S 位相シフター部Ｔ_H 非位相シフター部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に位相シフターパターン及び遮光
材パターンを有する位相シフトマスクにおいて、遮光材
パターンが無いところの位相シフター部と非位相シフタ
ー部との境界部分の位相シフターパターンに傾斜部を設
けたことを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項２】請求項１記載の位相シフトマスクにおい
て、位相シフターパターンの傾斜部の傾斜角度は３０゜
以下であることを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項３】請求項１記載の位相シフトマスクの製造
方法であって、（１）基板上に位相シフター用膜を形成
し、（２）位相シフター用膜上に遮光材パターンを形成
し、（３）遮光材パターン上にレジストパターンを形成
し、（４）そのレジストパターンをマスクとして位相シ
フター用膜をエッチングして所望パターンの位相シフタ
ーパターンを形成するようにした位相シフトマスクの製
造方法において、上記エッチングに対する耐性の弱い材料によって上記レ
ジストパターンを形成することを特徴とする位相シフト
マスクの製造方法。
【請求項４】請求項３記載の位相シフトマスクの製造
方法において、位相シフター用膜は基板の表面層を兼用
して構成されることを特徴とする位相シフトマスクの製
造方法。
【請求項５】請求項１記載の位相シフトマスクの製造
方法であって、（１）基板上に遮光材パターンを形成
し、（２）遮光材パターン上に位相シフター用膜を形成
し、（３）位相シフター用膜上にレジストパターンを形
成し、（４）そのレジストパターンをマスクとして位相
シフター用膜をエッチングして所望パターンの位相シフ
ターパターンを形成するようにした位相シフトマスクの
製造方法において、上記エッチングに対する耐性の弱い材料によって上記レ
ジストパターンを形成することを特徴とする位相シフト
マスクの製造方法。
【請求項６】請求項３から請求項５のうちのいずれか
１つに記載の位相シフトマスクの製造方法において、上
記エッチングに対するレジストの耐性は、位相シフター
パターンの傾斜部の傾斜角度が３０゜以下になるような
耐性であることを特徴とする位相シフトマスクの製造方
法。